種群數(shù)量的變化(新課程教學(xué)比武課件)

第2節(jié)

種群數(shù)量的變化

在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂增殖一次。問題探討在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min分裂繁殖一代。1.n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是____________。2.72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是

______________。Nn=2nN=2216為了直觀、簡便地研究種群的數(shù)量變動的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型：一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型：1.概念：一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型：1.概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型：1.概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.建立數(shù)學(xué)模型的步驟：細(xì)菌每20min分裂一次在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響

列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式。Nn=2n，

N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究實例研究方法觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正研究實例細(xì)菌每20分鐘分裂一次在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受影響的情況下Nn=

2n觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究實例細(xì)菌每20分鐘分裂一次在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受影響的情況下Nn

=2n觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究方法研究實例細(xì)菌每20分鐘分裂一次在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受影響的情況下Nn=2n觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究方法觀察研究對象提出問題研究實例細(xì)菌每20分鐘分裂一次在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受影響的情況下Nn=2n觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究方法觀察研究對象提出問題提出合理的假設(shè)研究實例細(xì)菌每20分鐘分裂一次在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受影響的情況下Nn=2n觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究方法觀察研究對象提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)研究實例研究方法細(xì)菌每20分鐘分裂一次觀察研究對象提出問題在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受影響的情況下提出合理的假設(shè)Nn=2n根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己建立的模型進(jìn)行檢驗或修正通過進(jìn)一步實驗或觀察等對模型進(jìn)行檢驗或修正在理想狀態(tài)下，細(xì)菌每20分鐘分裂一次。請?zhí)钕卤?，并根?jù)表中數(shù)據(jù)，繪出細(xì)菌種群的增長曲線。時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512在理想狀態(tài)下，細(xì)菌每20分鐘分裂一次。請?zhí)钕卤恚⒏鶕?jù)表中數(shù)據(jù)，繪出細(xì)菌種群的增長曲線。時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：1.概念：用來描述一個系統(tǒng)或性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.建立數(shù)學(xué)模型的步驟：數(shù)學(xué)模型：一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學(xué)方程式⑶坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑴數(shù)據(jù)分析表格式時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑴數(shù)據(jù)分析表格式時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量⑵數(shù)學(xué)方程式一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑴數(shù)據(jù)分析表格式時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量⑵數(shù)學(xué)方程式Nn=2n一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑶坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學(xué)方程式Nn=2n一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑶坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學(xué)方程式Nn=2n方程式——精確曲線圖——直觀細(xì)菌的數(shù)量／個理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長的推測：自然界中有此類型嗎？1859年，24只野兔6億只以上的野兔近100年后實例1：澳大利亞野兔1859年，一個英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來，但誰也沒想到，一個世紀(jì)之后，這個澳洲“客人”的數(shù)量呈指數(shù)增長，達(dá)到6億只之巨。實例1一、建構(gòu)種群增長模型的方法實例2：鳳眼蓮（水葫蘆）一、建構(gòu)種群增長模型的方法實例2：鳳眼蓮（水葫蘆）種群遷入一個新環(huán)境后，常常在一定時期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長。例如，在20世紀(jì)30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼，在1937～1942年期間，這個環(huán)頸雉種群的增長大致符合“J”型曲線（右圖）。

實例3實例3：自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈“J”型美國某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長二、種群增長的“J”型曲線實例3：自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈“J”型美國某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長“J”型增長的數(shù)學(xué)模型

1、產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；（N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。）

2、種群“J”型增長的數(shù)學(xué)模型公式：Nt=N0

λt

種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍（即平均年增長率）。(★模型假設(shè))(★建立模型)J型增長曲線出現(xiàn)的兩種情形：實驗室條件、當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境中增長率＝（現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù)）／原有個體數(shù)＝出生率—死亡率增長速率＝（現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù)）／增長時間O時間種群增長率O時間種群增長速率J型曲線的增長率和增長速率種群在單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)指種群在單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占個體總數(shù)的比率N0t+1

?N0tN0t增長率==?1二、種群增長的“J”型曲線“J”增長的數(shù)學(xué)模型問題：“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？存在環(huán)境阻力———自然界的資源和空間總是有限的；種內(nèi)競爭就會加??；捕食者增加。當(dāng)種群數(shù)量增加到一定階段時，種群數(shù)量就會穩(wěn)定在一定的水平。有限的環(huán)境條件下，“J”型增長能一直持續(xù)下嗎？

三、種群增長的“S”型曲線在大自然中①資源有限②空間有限③種內(nèi)斗爭④種間競爭⑤天敵捕食種群密度越大環(huán)境阻力越大生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在0．5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實驗．得出了如圖所示的結(jié)果。

種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”型曲線．

1、你認(rèn)為高斯得出種群經(jīng)過一定時間的增長后，呈“S”型曲線的原因是什么？

2、K值指的是什么？

3、如何理解K值的前提條件“在環(huán)境條件不受破壞的情況下”？請舉例說明。大草履蟲種群的增長曲線思考與討論：2、曲線分析：a點之前：適應(yīng)期a-b：快速增長期b-c：緩慢增長期c-d:穩(wěn)定期K/2值時：增長速率最大1、形成條件：自然界的資源和空間總是有限的。三、種群增長的“S”型曲線3、S型曲線的增長率及增長速率3、K值和K/2值的應(yīng)用：對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度思考，能得到什么啟發(fā)嗎？注意，家鼠的繁殖力很強(qiáng)，種群數(shù)量每天可增加1.47%.a.野生生物資源的保護(hù)：保護(hù)野生生物生活的環(huán)境，減小環(huán)境阻力，增大K值。b.有害生物的防治：增大環(huán)境阻力，降低K值。（1）K值的應(yīng)用（2）K/2值的應(yīng)用a.資源開發(fā)與利用：種群數(shù)量達(dá)到K/2時，種群增長速率最大，再生能力最強(qiáng)；b.有害生物防治：務(wù)必及時控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)到K/2處，甚至在a點以前就應(yīng)采取相應(yīng)措施。種群的個體數(shù)量種群的個體數(shù)量時間時間時間假若在理想的環(huán)境中生活，即環(huán)境資源很充足不受任何限制。在自然的環(huán)境中環(huán)境資源是有限的。種群不可能無限增長。種群的數(shù)量增長曲線總結(jié)K值是環(huán)境最大容納量，環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。表示通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)1、野生生物資源合理利用和保護(hù)—如：魚類的捕撈2、害蟲的防治—如：蝗蟲的防治影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢？研究種群數(shù)量變化有何意義？直接因素：出生率、死亡率、遷入率、遷出率間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵重要因素：人類的活動四、種群數(shù)量的波動和下降蒼鷺的保護(hù)野豬的保護(hù)全力防蝗減災(zāi)救護(hù)被困的鯨魚完成實驗提出問題作出假設(shè)設(shè)計實驗分析結(jié)果，得出結(jié)論探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化該探究活動中涉及4個科學(xué)方法：（1）數(shù)學(xué)模型法；（2）抽樣檢測法；（3）顯微觀察法；（4）微生物培養(yǎng)法。探究表達(dá)與交流酵母菌種群數(shù)量在營養(yǎng)條件有限的條件下呈“S”型增長酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化的？(1)將10mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中。(2)將酵母菌接種入試管中的培養(yǎng)液。(3)將試管放在25℃條件下培養(yǎng)。設(shè)計實驗(4)每天抽取計數(shù)酵母菌的數(shù)量。用顯微鏡計數(shù)，估算10mL酵母菌的初始種群數(shù)N0，然后連續(xù)觀察7天，記錄每天的數(shù)值。結(jié)果的記錄可設(shè)計下面的表格：平均值32176543210

時間次數(shù)酵母菌的計數(shù)1、方法：抽樣檢測法、顯微鏡計數(shù)法（1）抽樣檢測的方法：先將

放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于

，讓培養(yǎng)液

。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。稍帶片刻，待酵母菌細(xì)胞全部沉降到

，將計數(shù)板放在載物臺的中央，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。蓋玻片邊緣自行滲入計數(shù)室的底部蓋玻片利用血球計數(shù)板在顯微鏡下直接計數(shù)，是一種常用的微生物計數(shù)法，也叫做顯微鏡直接計數(shù)法。優(yōu)點：直觀、快速。適用于稀釋的菌懸液（或孢子懸液），即液體培養(yǎng)基中菌體的計數(shù)。此法計得的是活菌體和死菌體的總和，又稱為總菌計數(shù)法。（2）顯微鏡計數(shù)法酵母菌的計數(shù)1、方法：抽樣檢測法、顯微鏡計數(shù)法2、計數(shù)工具——血球計數(shù)板實物圖正面圖側(cè)面圖計數(shù)室滴液處血球計數(shù)板是一種專門用于計算較大單細(xì)胞微生物的一種儀器。計數(shù)時，常采用樣方法

放大后的計數(shù)池每塊計數(shù)板由H形凹槽分為2個同樣的計數(shù)池。每個計數(shù)池分為9個大方格。2、計數(shù)工具——血球計數(shù)板25個中格16個小格16個中格25個小格25X16=400小格16X25=400小格每個計數(shù)室（大方格）共有400小格，總?cè)莘e為0.1mm3*********一個大方格的容積為0.1mm3，每個大方格又分為16個中方格，共有25×16個小方格。用計數(shù)公式計算1mL菌液中的總菌數(shù)，設(shè)四個中方格中的總菌數(shù)為A，稀釋倍數(shù)為B，由于1mL=1000mm3，所以1mL菌液的總菌數(shù)：

A/4×16×10000×B=40000A·B16個中格****1、從試管中吸